2020版高考物理总复习第三章牛顿运动定律综合检测（含解析）.docx

牛顿运动定律 综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第17小题只有一个选项正确,第812小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.伽利略和牛顿都是物理学发展史上最伟大的科学家,巧合的是,牛顿就出生在伽利略去世后第二年.下列关于力和运动关系的说法中,不属于他们观点的是(D)A.自由落体运动是一种匀变速直线运动B.力是使物体产生加速度的原因C.物体都具有保持原来运动状态的属性,即惯性D.力是维持物体运动的原因解析:A项是伽利略的观点,B,C两项是牛顿的观点,D项是亚里士多德的观点.2.人在平地上静止站立时,受到的支撑力等于人的重力.做原地纵跳时,在快速下蹲和蹬伸的过程中,人体受到的支撑力发生变化(如图,G为重力,F为支撑力).下列图像能正确反映该变化的是(D)解析:人腾空时支撑力为零,故A,C错误.人在快速下蹲和蹬伸的过程中,加速度先向下,再向上,即先失重,再超重,故支撑力先小于重力,然后大于重力,故B错误,D正确.3.某实验小组在实验室设计了一个不用天平测量物体质量的实验,如图,在光滑水平台面右端固定一个恒力器,在台面左端放一辆小车,车上固定一遮光条,遮光条宽度为d,恒力器通过一根细线给小车提供恒定拉力F,使小车由静止开始依次经过两个光电门,光电门1,2记录的挡光时间分别为t1,t2,测得两光电门中心间距为x,不计遮光条质量.根据以上实验数据可得小车质量为(B)A.B.C.D.解析:对小车,由牛顿第二定律有F=ma,小车通过两光电门间距离的过程中,由运动学公式有()2-()2=2ax,联立两式解得小车的质量为m=,故B正确.4.如图所示,质量为m的小球与弹簧和水平细线相连,的另一端分别固定于P,Q.小球静止时,中拉力大小为FT1,中拉力大小为FT2,当剪断水平细线的瞬间,小球的加速度a应是(C)A.a=g,方向竖直向下B.a=g,方向竖直向上C.a=,方向水平向左D.a=,方向沿的延长线解析:剪断水平细线的瞬间,由于弹簧的弹力不能突变,所以此时小球受到FT1和重力mg作用,合力水平向左,大小为FT2,所以加速度为a=,方向水平向左.5.如图所示,n个质量为m的相同木块并列放在水平面上,木块跟水平面间的动摩擦因数为,当对木块1施加一个水平向右的推力F时,木块加速运动,木块5对木块4的压力大小为(D)A.FB.C.D.解析:以整体为研究对象,根据牛顿第二定律有F-nmg=nma,得a=-g;以1,2,3,4整体为研究对象,设5对4的压力为N,根据牛顿第二定律有F-N-4mg=4ma,联立以上二式得N=,故A,B,C错误,D正确.6.一辆小车静止在水平地面上,bc是固定在车上的一根水平杆,物块M穿在杆上,M通过轻质细线悬吊着小物体m,m在小车的水平底板上,小车未动时细线恰好在竖直方向上.现使小车按图中所示分四次分别以加速度a1,a2,a3,a4向右匀加速运动,四种情况下M,m均与小车保持相对静止,且图1和图2中细线仍处于竖直方向,已知a1a2a3a4=1248,M受到的摩擦力大小依次为f1,f2,f3,f4,则下列判断错误的是(B)A.f1f2=12B.f1f2=23C.f3f4=12D.tan =2tan 解析:题图1,2中M在水平方向只受摩擦力作用,根据牛顿第二定律有f1=Ma1,f2=Ma2,所以f1f2=12,故A正确,B错误;对3,4两图,以M,m整体为研究对象,受力分析如图所示,f3=(M+m)a3,f4=(M+m)a4,可得f3f4=12,故C正确;以m为研究对象,根据牛顿第二定律可得mgtan =ma3,mgtan =ma4,联立可得tan =2tan ,故D正确.7.在沿斜面方向的拉力F作用下,物体沿倾斜角度为的斜面向上运动;以沿斜面向上为正方向,07 s内拉力F和物体速度v随时间的变化规律如图所示,g取10 N/kg,则下列说法中错误的是(B)A.物体的质量m=1 kgB.物体与斜面之间的动摩擦因数tan C.斜面倾斜角度满足sin =D.7 s后若撤去力F,物体将会做匀速直线运动解析:由题意及图像可得05 s,拉力F方向沿斜面向上,有F1-mgsin -mgcos =ma1, 56 s,拉力F方向沿斜面向下,有F2-mgsin -mgcos =ma2, 67 s,拉力F方向仍沿斜面向下,物体沿斜面向下加速,摩擦力方向沿斜面向上,有F3-mgsin +mgcos =ma3, 由vt图像得a1=1 m/s2,a2=-5 m/s2,a3=-3 m/s2,由Ft图像得F1=3 N,F2=F3=-3 N,由式得m=1 kg,由式得sin =,A,C正确;由式得mgsin =mgcos ,=tan ,则撤去力F后物体所受合力为零,将做匀速直线运动,D正确,B错误.8.氢气球下系一小重物G,重物只在重力和绳的拉力作用下做直线运动,重物运动的方向如图中箭头所示虚线方向,图中气球和重物G在运动中所处的位置可能是(ABC)解析:重物只在重力和绳的拉力作用下做直线运动,故合力为零或者与速度共线,可能做匀速直线运动,故A正确;可能做匀减速直线运动,故B正确;可能做匀加速直线运动,故C正确;重力和绳的拉力的合力与速度必须共线,故D错误.9.一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向落下,若雨滴下落过程中所受重力保持不变,且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大,则下列图像中可能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是(AC)解析:根据牛顿第二定律得a=,因为速度增大,阻力增大,所以速度增大,加速度减小,雨滴做加速度减小的加速运动,当加速度减小到零,雨滴做匀速直线运动,故A,C正确.10.传送机的皮带与水平方向的夹角为,如图所示,将质量为m的小物块放在传送机皮带上,随皮带保持相对静止一起向下以加速度a(agsin )做匀加速直线运动,则下列关于小物块在运动过程中的说法正确的是(BC)A.支持力与静摩擦力的合力等于mgB.静摩擦力沿皮带向下C.静摩擦力的大小可能等于mgsin D.皮带与小物块的动摩擦因数一定大于tan 解析:物块随皮带保持相对静止一起向下做匀加速直线运动,物块所受合外力不为零,所以支持力与静摩擦力的合力大小不等于mg,故A错误;加速度agsin ,说明静摩擦力沿皮带向下,B正确;由牛顿第二定律知mgsin +Ff=ma,因为a比gsin 大多少不明确,所以静摩擦力的大小可能等于mgsin ,C正确;皮带与小物块的动摩擦因数可以小于tan ,故D错误.11.建设房屋时,保持底边长L不变,要设计好屋顶的倾角,以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速无摩擦的运动.下列说法正确的是(AC)A.倾角越大,雨滴下滑时的加速度越大B.倾角越大,雨滴对屋顶压力越大C.倾角越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大D.倾角越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短解析:屋檐的底角为,底边长为L,屋顶的坡面长度为x,雨滴下滑时加速度a,对雨滴受力分析,只受重力mg和屋顶对雨滴的支持力FN,垂直于屋顶方向mgcos =FN,平行于屋顶方向mgsin =ma,雨滴的加速度为a=gsin ,则倾角越大,雨滴下滑时的加速度越大,故A正确;雨滴对屋顶的压力FN=FN=mgcos ,则倾角越大,雨滴对屋顶压力越小,故B错误;根据三角形知识判断,屋顶坡面的长度x=,由x=at2可得t=,可见当=45时,用时最短,D错误;由v=gsin t可得v=,可见越大,雨滴从顶端O下滑至M时的速度越大,C正确.12.如图,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小.这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为M和m.各接触面间的动摩擦因数均为,砝码与纸板左端的距离及与桌面右端的距离均为d.现用水平向右的恒定拉力F拉动纸板,下列说法正确的是(BC)A.纸板相对砝码运动时,纸板所受摩擦力的大小为(M+m)gB.要使纸板相对砝码运动,F一定大于2(M+m)gC.若砝码与纸板分离时的速度小于,砝码不会从桌面上掉下D.当F=(2M+3m)g时,砝码恰好到达桌面边缘解析:对纸板分析,当纸板相对砝码运动时,所受的摩擦力为f2=(M+m)g+Mg,故A错误;设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有f1=Ma1,F-f1-f2=ma2,发生相对运动需要a2a1,此时f1=Mg,解得F2(M+m)g,故B正确;若砝码与纸板分离时的速度小于,砝码匀加速运动的位移小于=,匀减速运动的位移小于=,则位移小于d,不会从桌面掉下,故C正确;当F=(2M+3m)g时,砝码未脱离纸板时的加速度a1=g,纸板的加速度a3=2g,根据a3t2-a1t2=d,解得t=,则此时砝码的速度v=a1t=,匀加速运动的位移x=a1t2=d,可知砝码将离开桌面,故D错误.二、非选择题(共52分)13.(6分)在“验证牛顿运动定律”实验中,采用如图(甲)所示的装置图进行实验.(1)实验中,摩擦力已经平衡,测出小车的质量为M,沙和沙桶的总质量为m,若要将沙和沙桶的总重力大小作为小车所受拉力F的大小,这样做的前提条件是 .(2)在实验操作中,下列说法正确的是 (填序号).A.求小车运动的加速度时,可用天平测出沙和沙桶的质量M和m,以及小车质量M,直接用公式a=g求出B.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车C.每改变一次小车的质量,都需要改变垫入的小木块的厚度D.先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系(3)在满足实验条件下,某同学得到了如图(乙)的图线(M为小车和砝码的总质量),图线在纵轴上截距不为零的原因是 .解析:(1)根据牛顿第二定律得,mg=(M+m)a,解得a=,则绳子的拉力F=Ma=,可知当沙和沙桶的总质量远小于小车质量时,小车所受的拉力等于沙和沙桶的总重力,所以应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于小车的质量.(2)本实验探究加速度和力、质量的关系,所以不能把牛顿第二定律当成已知的公式来使用,故A错误;使用打点计时器时,应该先接通电源,后释放纸带,故B正确;平衡摩擦力后有=tan ,小车质量改变时,总满足mgsin =mgcos ,与小车质量无关,所以不用再次平衡摩擦力,故C错误;本实验采用控制变量法,故D正确.(3)纵轴截距不为零,即小车质量M非常大时,小车仍有加速度,说明小车不受拉力作用时也具有加速度,因此可以断定平衡摩擦力过度.答案:(1)mM(2)BD(3)平衡摩擦力过度评分标准:每空2分.14.(6分)在学习牛顿第二定律之后,某同学在“验证加速度与力、质量的关系的实验”中,采用了如图(甲)所示的实验装置.操作如下:(1)平衡摩擦力时,按操作流程进行,若第一次打出的纸带如图(乙)所示,则应(选填“减小”“增大”或“不再调节”)木板的倾角,直到纸带上打出的点迹为止.(2)已知小车的质量为m0,砝码盘和砝码的总质量为m=30 g,实验时将砝码从砝码盘中逐渐转移到小车上,则实验时砝码及砝码盘的总质量小车的质量.A.远小于B.远大于C.不必远小于(3)如图(丙)所示是根据实验数据描绘的小车加速度a与砝码盘及其中砝码的总质量m之间的关系图像.若牛顿第二定律成立,重力加速度g取10 m/s2,则小车的质量m0=g.解析:(1)由图(乙)纸带可知小车在相等的时间内位移越来越大,即小车做加速运动,说明平衡摩擦力时木板的倾角过大,所以应该减小木板的倾角,直到打出的点迹均匀为止.(2)将砝码盘内的砝码转移到小车上,系统的总质量m0+m不变,研究对象是整个系统,绳子的拉力是内力,所以本题不需要满足m0m,选项C正确.(3)a=,可得=,图像的斜率k= kgm-1s2=,又知m=0.03 kg,解得m0=0.06 kg=60 g.答案:(1)减小均匀(2)C(3)60评分标准:(1)每空1分;(2)(3)每空2分.15.(9分)如图所示,光滑水平地面与足够长的倾角=30的光滑斜面平滑连接,A球位于斜面底端,B球在水平地面上,两者相距L=10 m.现A,B两个小球均以初速度v0=10 m/s开始运动,A沿斜面向上,B沿水平面向右,取g=10 m/s2,求:(1)B球刚要滑上斜面时A球的速度;(2)A球到达最高点时,A,B两球之间的距离.解析:(1)设B球经过t1时间到达斜面底端,则t1=1 s, (1分)A球在斜面上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得a=gsin 30=5 m/s2, (2分)A球在斜面上运动有v1=v0-at1, (1分)得B球到达斜面底端时A球的速度为v1=5 m/s. (1分)(2)A球到达最高点的距离为sA= m=10 m, (1分)设A球在斜面上滑行时间t2速度减为零,则t2=2 s, (1分)B球在斜面上滑行距离sB=v0(t2-t1)-a(t2-t1)2=7.5 m, (1分)故A与B相距s=sA-sB=2.5 m. (1分)答案:(1)5 m/s(2)2.5 m16.(9分)如图所示,两个质量都是m的滑块A和B,紧挨着并排放在水平桌面上,A,B间的接触面垂直于纸面且与水平面成角,所有接触面都光滑.现用一个水平推力F作用于滑块A上,使A,B一起向右做加速运动.(1)若A,B间不发生相对滑动,它们共同向右的最大加速度是多少?(2)若A,B间不发生相对滑动,水平推力的大小应在什么范围内才行?解析:(1)在水平推力F作用下,A,B一起加速,对整体则有F